UNIVERZITA KARLOVA
2. LÉKAŘSKÁ FAKULTA
Klinika rehabilitace a tělovýchovného lékařství
EXPANZE BŘIŠNÍ STĚNY V ZÁVISLOSTI NA ZMĚNĚ NITROBŘIŠNÍHO TLAKU
Diplomová práce
Bc. Patricie Podskalská
Autor práce: Bc. Patricie Podskalská Vedoucí práce: Mgr. Jakub Novák
Oponent práce: Doc. MUDr. Alena Kobesová, Ph.D.
Pracoviště: Klinika rehabilitace a tělovýchovného lékařství Rok obhajoby diplomové práce: 2020
Identifikační záznam:
PODSKALSKÁ, P. Expanze břišní stěny v závislosti na změně nitrobřišního tlaku. Praha:
Univerzita Karlova, 2. lékařská fakulta, Klinika rehabilitace a tělovýchovného lékařství, 2020, 83 s.
Vedoucí diplomové práce Mgr. Jakub Novák
Název práce: Expanze břišní stěny v závislosti na změně nitrobřišního tlaku.
Abstrakt:
Tato diplomová práce zkoumá vztah mezi hodnotou nitrobřišního tlaku a expanzí břišní stěny.
Teoretická část přináší přehled poznatků o funkci nitrobřišního tlaku a o možnostech objektivizace posturálních funkcí. Jsou zde popsány studie, které se zabývaly vlivem IAP na stabilitu páteře.
Součástí teoretické části je také podrobný popis jednotlivých invazivních i neinvazivních metod měření nitrobřišního tlaku a aktivace břišních svalů.
Metodika práce: V praktické části byl měřen nitrobřišní tlak pomocí anorektální manometrie a expanze břišní stěny přístrojem DNS brace. Změřeno bylo 31 zdravých probandů průměrného věku 26,77 let (SD 3,01) v pěti posturálně odlišných situacích vestoje: při klidovém dýchání, Valsalvově manévru, Müllerově manévru, bráničním testu a v situaci s přidanou externí zátěží v podobě statického držení činky.
Výsledky práce: Mezi hodnotami tlaku získanými z přístroje DNS brace a z anorektální manometrie byla prokázána statisticky významná korelace (p < 0,001) ve všech pěti testovaných situacích.
U všech situací byl Pearsonův korelační koeficient vyšší než 0,6, což znamená, že korelace hodnot byla velmi silná. Nejsilnější korelaci vykazovala poslední situace, statické držení činky, a nejnižší Müllerův manévr.
Závěr práce: Bylo prokázáno, že při zvýšení nitrobřišního tlaku dochází k úměrné expanzi břišní stěny v místech nad tříselným vazem a v oblasti trigonum lumbale superius, tudíž bylo potvrzeno, že palpačním vyšetřením v uvedených oblastech můžeme nepřímo hodnotit výši nitrobřišního tlaku.
Klíčová slova: nitrobřišní tlak, expanze břišní stěny, anorektální manometrie, objektivizace posturálních funkcí
Bibliographical record:
PODSKALSKA, P. Expansion of the abdominal wall as a consequence of intraabdominal pressure. Prague: Charles University, 2nd Faculty of Medicine, 2020, 83 p. Supervisor Mgr. Jakub Novák
Title: Expansion of the abdominal wall as a consequence of intraabdominal pressure Abstract:
The thesis examines the relationship between the level of intra-abdominal pressure and abdominal wall expansion. The theoretical part brings an overview of knowledge about the function of intra-abdominal pressure and about the possibilities of objectification of postural functions. There are described studies which dealt with the influence of intra-abdominal pressure on the stability of spine. Theoretical part also includes detailed description of individual invasive and non-invasive methods of measurement of intra-abdominal pressure and activation of abdominal muscles.
Work methodology: In the practical part the intra-abdominal pressure was measured using anorectal manometry and abdominal wall expansion by utilizing DNS brace device. 31 healthy examinees with average age of 26.77 (SD 3.01) were measured in five different standing postural situations: during resting breathing, Valsalva Maneuver, Müller's maneuver, diaphragm test and in the situation with added external load in the form of static holding of dumbbell.
Results of the thesis: Among the values of the pressure gathered from the DNS brace device and from anorectal manometry was proven statistically important correlation (p < 0.001) in all five tested situations. In all situations the Pearson Correlation Coefficient was higher than 0.6 which means that the correlation of values was very strong. The strongest correlation was shown by the last situation, static holding of dumbbell and the lowest by Müller's maneuver.
Conclusion: It was proven that during the increase of intra-abdominal pressure occurs proportional abdominal wall expansion in places above the inguinal ligament and in the area of trigonum lumbale superius. So it was proven that by palpation in those areas we can indirectly asses the level of intra- abdominal pressure.
Keywords: intra-abdominal pressure, abdominal wall expansion, anorectal manometry, objectification of postural functions
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracovala samostatně pod vedením Mgr. Jakuba Nováka, uvedla jsem všechny použité literární a odborné zdroje a dodržela zásady vědecké etiky. Dále prohlašuji, že stejná práce nebyla použita k získání jiného nebo stejného akademického titulu.
Poděkování autora
Na prvním místě bych chtěla poděkovat Mgr. Jakubu Novákovi za pomoc, vedení a cenné rady při vytváření mé diplomové práce. Dále bych chtěla poděkovat Mgr. Jakubu Kvorkovi za konzultace ohledně fungování biomechanických modelů IAP, probandům, kteří se zúčastnili studie, a také své rodině za podporu během celého studia.
OBSAH
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK ...10
ÚVOD ...12
1 PŘEHLED TEORETICKÝCH POZNATKŮ ...13
1.1 Stabilita bederní páteře ...13
1.2 Intraabdominální tlak ...14
1.2.1 Svaly účastnící se zvýšení IAP ...21
1.2.1.1 Bránice ...21
1.2.1.2 Břišní svaly ...22
1.2.1.3 Svaly pánevního dna ...23
1.2.2 IAP a jeho vliv na jiné systémy ...23
1.3 Objektivizace posturálních funkcí ...24
1.3.1 Měření IAP ...24
1.3.1.1 Laparoskopické měření ...25
1.3.1.2 Cévní katert ve vena cava inferior ...26
1.3.1.3 Intravezikální sonda ...26
1.3.1.4 Gastrická sonda ...29
1.3.1.5 Intravaginální sonda ...31
1.3.1.6 Anorektální sonda ...33
1.3.2 Měření aktivace břišních svalů ...35
1.3.2.1 Elektromyografie ...35
1.3.2.2 Dynamometrie ...35
1.3.2.3 Pressure biofeedback unit ...37
1.3.2.4 Přístroj Ohmbelt ...38
1.3.2.5 DNS brace ...38
1.3.2.6 Ultrazvukové měření ...38
2 CÍL PRÁCE A HYPOTÉZY ...40
2.1 Cíle ...40
2.1.1 Dílčí cíle ...40
2.2 Hypotézy ...40
2.2.1 Hypotéza 1 ...40
2.2.2 Hypotéza 2 ...40
2.2.3 Hypotéza 3 ...40
2.2.4 Hypotéza 4 ...40
2.2.5 Hypotéza 5 ...40
3 METODIKA ...42
3.1 Charakteristika souboru ...42
3.1.1 Inkluzivní kritéria ...42
3.1.2 Exkluzivní kritéria ...42
3.2 Přístroj DNS brace ...43
3.3 High resolution anorektální manometrie ...44
3.4 Příprava měření...44
3.5 Měřené situace ...45
První situace ...45
Druhá situace: ...46
4 VÝSLEDKY ...51
4.1 Výsledky celkově ...51
5 DISKUZE ...54
5.1 Diskuze k teoretické části ...54
5.2 Diskuze k praktické části ...57
5.2.1 Výsledky ...59
5.2.2 Limity ...61
6 ZÁVĚR ...62
ZDROJE ...63
SEZNAM OBRÁZKŮ ...79
SEZNAM GRAFŮ ...80
SEZNAM TABULEK ...81
PŘÍLOHY ...82
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK
BMČ – bibliographia medica Čechoslovaca BMI – body mass index
CT – výpočetní tomografie cm – centimetr
cmH2O – centimetr vodního sloupce č. – číslo
DNS – dynamická neuromuskulární stabilizace EMG – elektromyografie
et al. – a kolektiv H0 – nulová hypotéza H1 – alternativní hypotéza hod. – hodina
IAP – nitrobřišní tlak kg – kilogram
kPa – kilopascal LBP – low back pain m. – musculus
MEMS – mikro-elektro-mechanické systémy ml – mililitr
mm. – musculi
mmHg – milimetr rtuti ms – milisekunda N – newton
PC – osobní počítač
PCB – desky plošných nspojů
pCO2 – parciální tlak oxidu uhličitého s – sekunda
SIAS – spina iliaca anterior superior TX – Texas
UK – Velká Británie
USA – Spojené státy americké
ÚVOD
Trupovou stabilizaci zajišťují zádové svaly, především monosegmentální mm. multifidi spolu se svaly, které jsou svou kontrakcí schopny generovat nitrobřišní tlak. Nitrobřišní tlak (IAP) je vytvářen koordinovanou kontrakcí bránice, břišního svalstva a svalů pánevního dna. Bránice a pánevní dno tvoří dva písty, které při aktivaci tlačí proti sobě. Abdominální svaly svojí kontrakcí brzdí pohyb obsahu břišní dutiny do stran a do boku (Hodges, 1999; Chaitow et al., 2014). IAP je hydraulický tlak, který působí všemi směry, „zpevňuje“ (stabilizuje) trup a snižuje axilární kompresi (Hodges, 2007). Je zvyšován během aktivit, které zvyšují nároky na stabilizaci páteře. Hodges v roce 2005 svojí experimentální studií potvrdil, že pouhé zvýšení nitrobřišního tlaku bez aktivity břišního a zádového svalstva zvyšuje stabilitu bederní páteře.
Hodnotu nitrobřišního tlaku je možno měřit několika různými invazivními i neinvazivními způsoby. V rehabilitační medicíně se měření nitrobřišního tlaku využívá převážně jen v experimentálních studiích. K jeho měření se nejčastěji využívají vaginální, rektální nebo gastrické sondy (Malbrain, 2004). Měření IAP je často doplňováno o hodnocení aktivace svalů pomocí elektromyografie. EMG však nehodnotí celkovou koordinaci trupových svalů, ale spíše lokální svalové změny, a není ani příliš vhodnou metodou pro hodnocení hlubokých svalů. Z tohoto důvodu byly vyvinuty svalové dynamometry, které umožňují neinvazivní zhodnocení funkce svalů stabilizačního sytému páteře (Malátová et al., 2007; Malátová et al., 2008; Malátová et al., 2013;
Ramhorst et al., 2007). Ramhorst et al. v roce 2011 vytvořili studii, ve které se snažili zjistit, jak se chová břišní stěna při zvýšení nitrobřišního tlaku. Studie naznačila, že při zvýšení IAP dochází k expanzi břišní stěny. Měření však probíhalo na zesnulých, což ovlivňuje výpovědní hodnotu této studie.
Nejčastějším nástrojem pro hodnocení trupové stabilizace v rehabilitaci je palpace břišní stěny, proto chceme pomocí přístroje DNS brace, který snímá rozšíření břišní stěny v oblasti nad tříselným vazem v místě spojnice bispinální mamilární linie a dorzálně oboustranně v oblasti horního trigonum lumbale, toto vyšetření objektivizovat. Cílem diplomové práce je objektivní posouzení korelace mezi zvýšením IAP a zvětšením expanze břišní stěny v pěti posturálně odlišných situacích u zdravých probandů. Studie podobného typu zatím nebyla provedena.
1 PŘEHLED TEORETICKÝCH POZNATKŮ
1.1 Stabilita bederní páteře
Během fyzické zátěže musí být neustále udržována stabilita bederní páteře. Při nestabilitě se zvyšuje riziko jejího poranění. Stabilita páteře je zajištěna pomocí kostěných struktur, ligamentózního a svalového aparátu, a to prostřednictvím souhry mezi extenzory bederní a dolní hrudní páteře se svaly, které vytvářejí nitrobřišní tlak. (Hodges et al., 2005; Cholewicky et al., 1996b; Čihák, 2016).
Pro pochopení mechanismu, který je využíván ke vzpřímenému držení těla, je nutné nejprve pochopit základy kineziologie a posturální ontogeneze. Za předpokladu fyziologického vývoje mozku uzrává na konci čtvrtého měsíce stabilizační souhra svalů, která umožňuje vytvořit postavení páteře, jež odpovídá jejímu optimálnímu statickému zatížení. Během posturální ontogeneze dochází k vývoji stabilizace páteře, která následně prostřednictvím svalové aktivity modeluje i anatomický vývoj páteře. Vzpřímené držení těla je realizováno pomocí kontrakcí svalů s antagonistickou funkcí.
Vývojový model stabilizace páteře je centrálně určen. Je možné ho vybavit i reflexně, například pomocí Vojtovy reflexní lokomoce. V centrálním programu stabilizace hraje zásadní roli souhra mezi povrchovými a hlubokými svaly (Vojta et al., 1984; Vojta & Peters, 2010; Vojta, 1993; Kolář &
Lewit, 2005).
V odborných článcích se často setkáváme s pojmem hluboký stabilizační systém páteře, jde o aktivaci monosegmentálních svalů, především mm. multifidi, a s těmito svaly zřetězenou kontrakci bránice, pánevního dna a břišních svalů, které spolu generují nitrobřišní tlak, a zajišťují tak ventrální stabilizaci bederní páteře (MacDonald et al., 2006; Kolář & Lewit, 2005; Hodges & Gandevia, 2000;
Chaitow et al., 2014). V oblasti krční páteře jde o koaktivaci mezi hlubokými flexory a extenzory krční páteře. V dnešní době víme, že stabilizace páteře se účastní všechny svaly trupu a krku. Aktivací svalů se eliminují vnější síly působící na páteř, jako jsou například kompresivní nebo střižné síly.
Pokud není páteř adekvátně stabilizována pomocí stabilizačního systému páteře, dochází k aktivaci povrchových extenzorů páteře a k jejímu přetěžování (Málátová et al., 2013; Cholewicky, 1999a;
Hodges, 1997).
Studiemi bylo prokázáno, že aktivace bránice, abdominálních a zádových svalů, předchází jakékoliv pohybové činnosti horních i dolních končetin (Hodges, 1997). Například při flexi v kyčelním kloubu nedojde pouze k zapojení flexorů kyčelního kloubu, které vykonávají vlastní pohyb, ale zároveň se automaticky aktivují i svaly, které zajišťují stabilizaci jejich úponových oblastí.
nitrobřišního tlaku. Insuficience stabilizačního systému páteře je jedním z nejvýznamnějších etiopatologických faktorů způsobujících bolesti zad. (Kolář & Lewit, 2005; Kolář et al., 2012). Studie Hodgese (1997, 2000) ukázaly, že při nefyziologické stabilizaci páteře, v situaci kdy stabilizační funkci přebírají hlavně povrchové dorzální svaly a ventrální stabilizace v podobě nitrobřišního tlaku je insuficientní, dochází k výraznému oslabení až atrofii hlubokých extenzorů páteře. Podle studie, kterou provedl Hodges v roce 2015, dochází u osob po poranění páteře (after low back injury) k zmnožení tukové a pojivové tkáně v mm. multifidi, přeměně pomalých svalových vláken na rychlá a k expresi cytokinů (tumor nekrotizujícího faktoru, interleukinu 1) a dalších molekul. Podle této studie nedochází k atrofii, ale k strukturální přestavbě svalu (Hodges, 2015).
V souvislosti se stabilizací páteře je dobré připomenout Panjabiho koncept neutrální zóny.
Panjabiho neutrální zóna je velmi malý rozsah pohybu obratle, kterému je kladen minimální odpor ligamentózními, kostěnými a svalovými strukturami. Je to prostor před dosažením fyziologické bariéry při pasivním vyšetření segmentu. Při aktivním pohybu se situace bude měnit. Během aktivního pohybu je neutrální zóna popsána dvěma sousedními obratli, kdy vektorový součet sil působící na segment se rovná nule. Toto postavení chrání před přetěžováním. U nestabilních kloubů dochází k rozšíření neutrální zóny. Jako důsledek rozšíření neutrální zóny vznikají několikanásobná mikrotraumata v oblasti chrupavek meziobratlových kloubů, intravertebrálních disků a měkkých tkání. Zabránit těmto strukturálním změnám je možné pomocí svalové stabilizace (Panjabi et al., 1989).
1.2 Intraabdominální tlak
Nitrobřišní tlak (IAP), jak již bylo zmíněno, je primárně vytvářen koordinovanou kontrakcí bránice, břišního svalstva a svalů pánevního dna. Je zvyšován během aktivit, při kterých je nutná stabilizace páteře. Jedná se tedy o většinu aktivit, které během dne vykonáváme. Zvyšuje se například při chůzi, skákání nebo zdvihání horních končetin, ale i při defekaci, kašli nebo během porodu. Velmi výrazně se zvyšuje při vzpírání a zvedání těžkých břemen (Grillner et al., 1978; Cobb et al., 2005).
Intraabdominální tlak působí všemi směry, zpevňuje trup, snižuje axilární kompresi a přenáší zatížení na větší plochu. Chrání páteř od přílišného zatížení, které na páteř nemusí působit přímo, ale může na ni působit skrze zatížení končetin (Hodges et al., 2007). Zpevnění páteře se účastní i zmiňované hluboké extenzory páteře – mm. multifidi, které stabilizují jednotlivé segmenty páteře a podílejí se na segmentálním pohybu (Hodges & Gandevia, 2000).
IAP je vázán na dýchání. Během inspiria dochází k tomu, že bránice se kontrahuje kaudálním směrem do dutiny břišní a vyvolává tlak na břišní orgány. Současně s kontrakcí bránice dochází i ke kontrakci svalů pánevního dna, která brání výhřezu pánevních orgánů. Bránice a pánevní dno vytvářejí dva písty, které tlačí proti sobě. Musculus transversus abdominis svou kontrakcí brzdí pohyb obsahu břišní dutiny do stran a dopředu, a tím zajišťuje vznik IAP (Hodges, 1999). Na generování IAP se podílí i mm. obliquui interni abdominis, které komprimují břišní orgány více než mm. recti abdominis nebo mm. obliquui externi abdominis. Pro stabilizační funkci páteře je velmi důležité, aby byl nitrobřišní tlak udržen i během výdechu (Norris, 2008).
Již v minulosti se vědělo, že během života musí být stabilita bederní páteře udržována. Neustále ale byla kladena otázka, co konkrétně bederní páteř stabilizuje. Je to mnohými tolik zmiňovaný nitrobřišní tlak nebo je IAP pouze vedlejší produkt pracujících svalů a stabilizace páteře se neúčastní?
Davis v roce 1959 vysledoval, že intraabdominální tlak se zvyšuje při zdvihání těžkých břemen.
První hypotézy, které uváděly, že tlak uvnitř břišní dutiny může poskytnout určité odlehčení bederní páteři, přinesli Bartelin (1957), Keith (1923) a Morris et al., (1961). V této době se myslelo, že dutina břišní vyvíjí hydrostatický tlak dolů na pánevní dno a nahoru na bránici. Tato síla měla zvyšovat
„napětí“ páteře a vykonávat její distrakci, která měla vést k snížení komprese obratlů. Bylo provedeno několik studií, které se snažily tuto hypotézu potvrdit, ale většina z nich selhala (Bearn, 1961; Krag et al., 1984; McGill & Norman, 1987).
Ve studii Bradforda a Spurlinga (1945) bylo výpočtem dokázáno, že musculus erector spinae způsobuje při pohybu zatížení páteře až 1500 liber (680 kg). Bartelin v roce 1957 provedl zátěžové testy intervertebrálních disků, které probíhaly v místním automobilovém závodě na přístroji schopném měnit zatížení součástek. Ukázalo se, že k poškození intervertebrálních disků dochází již při zatížení 300 až 1200 liber (136–544 kg), přičemž střední hodnota byla 750 liber (340 kg). Na základě výsledků testu autor usoudil, že musí existovat určitý mechanismus odlehčení páteře. Bartelin se domníval, že toto odlehčení způsobuje nitrobřišní tlak, k jehož zvýšení dochází při aktivaci břišních svalů. Pro potvrzení své hypotézy provedl i experimentální studii na probandech. Měřil IAP pomocí gastrické balónové sondy a aktivitu abdominálních svalů pomocí EMG při silovém vzpírání v různých polohách. Výsledky EMG břišních svalů při vzpírání ukázaly, že musculus rectus abdominis se do vytvoření IAP nezapojuje, zapojení šikmých břišních svalů není na EMG prokazatelné, ale Bartelin jejich účast předpokládá, a uvádí, že největší účast na zvýšení IAP má m. transversus abdominis (Bartelin, 1957).
Našlo se mnoho odpůrců, kteří tvrdili, že role IAP ve snižování zatížení páteře je přeceňována.
Těmito odpůrci byli například Bearn (1961), Grew (1980) a Ekholm et al. (1982). Kelsey v roce 1975 zaznamenala vyšší výskyt výhřezů plotýnek u lidí, kteří trpěli chronickým kašlem. Při kašlání dochází k výraznému zvýšení intraabdominálního tlaku, takže by se očekávalo, že se bude komprese obratlů snižovat, a tudíž bude výskyt výhřezů menší. Tato studie však ukázala opak, a Kelsey se proto domnívala, že příliš velkým zvýšením nitrobřišního tlaku může dojít i ke strukturálnímu poškození tkání. Hypotéza byla taková, že aktivita břišních svalů zvyšuje kompresi bederních obratlů, protože produkují flexorový moment, který musí být vyvažován extenzorovým momentem, tedy aktivací m. erector spinae.
Ekholm et al. (1982) studovali zatížení a moment síly působící na segment L5/S1 při zdvihání břemene ze země na stůl ve čtyřech odlišných situacích. Cílem práce bylo popsat následujících pět faktorů:
změnu ve velikosti zatížení v segmentu L5/S1 v průběhu pohybu
zlomek zatížení způsobený váhou lidského těla
EMG aktivitu musculus rectus femoris, musculus obliquus internus abdominis, musculus erector spinae během zvedání břemene
rozdíly ve svalové aktivaci ve čtyřech různých pozicích zdvihání
rozdíly v kompresi segmentu L5/S1
Studie ukázala malou aktivitu šikmých břišních svalů v každé ze čtyř možných situací. Na základě předchozích studií Bartelina (1957) a Morrise et al. (1961), které aktivitu šikmých břišních svalů spojovaly se zvýšením nitrobřišního tlaku, došli autoři k závěru, že mechanismus snížení komprese páteře zvýšením IAP je nadhodnocen. Bartelin ale ve své studii prokázal pouze aktivitu m. transversus abdominis na zvýšení IAP. Zapojení šikmých svalů pomocí EMG rovněž neprokázal, jejich aktivitu pouze předpokládal.
Norman a Mcgill v roce 1987 vytvořili jeden z prvních biomechanických modelů, ve kterém se snažili objasnit funkci IAP na stabilizaci páteře. Testování účinků IAP na bederní páteř bylo založeno na dvou biomechanických modelech. První model byl dynamickou reprezentací segmentů pánve, hrudníku, břicha, hlavy, krku, horních končetin a byl určen pro výpočet reakčního momentu kolem disku L4/L5. Druhý model počítal rozdělení uvedeného reakčního momentu na svalové, diskové a ligamentové složky, pomocí kterých byly určeny kompresní a smykové složky sil na úrovni L4/L5.
Nejdůležitějším výsledkem modelu obratlové jednotky byl reakční moment disku L4/L5 (viz obrázek
č. 1), který byl získán pomocí analýzy výslednice sil a momentů na horní končetině (viz vektory 15, 16 na obrázku č. 1).
Obrázek 1: Reakční moment disku L4/L5 (Norman & McGill, 1987)
Model obratlové jednotky zahrnoval 48 svalů, 7 vazů, pánev, hrudník a 5 lumbálních obratlů.
Vlastnosti svalové tkáně a její geometrie (průřez, začátek, úpon) byly převzaty ze studie vícenásobných skenů CT (McGill et al. 1988). Tělesná kinetika byla modelována pomocí měření EMG a porovnání výsledků s pohyby probandů, které byly zachyceny na filmu. EMG bylo měřeno třem probandům během zvedání zátěže. Nebyly jim dány žádné instrukce, jak zvedání provádět. Měli za úkol zátěž zvedat co nejpřirozenějším způsobem. Odhad sil generovaných svaly byl aplikován na trojrozměrný model kostry.
Geometrický model každého svalu zahrnoval zakřivení linií tahu (pozorovaných v šikmých svalech břicha), přičemž byly určeny tlakové a smykové složky každého břišního svalu působícího na segment L4/L5. Výsledná tlaková síla působící na disk L4/L5 byla určena pomocí hodnot modelu zahrnujícího silové působení všech svalů, tíži horní části těla a hodnoty IAP. Odhad silového působení svalů je důležitý pro určení vlivu nitrobřišního tlaku.
Studie došla k závěru, že je kontraproduktivní zvyšovat IAP pomocí aktivace abdominálních svalů, a to za účelem snížení zatížení páteře. Zajímavý jev byl pozorován při sledování vývoje IAP v závislosti na poloze při zdvihání zátěže. Ze začátku měl moment IAP zápornou hodnotu, tudíž produkoval flexi. Vysvětlení je v modelování IAP jako jediné síly působící kolmo na vrchol bránice.
Tato studie nepotvrdila předpoklady, které Bartelin (1959), Keith (1923), Morris et al. (1961) měli.
Ve studii, kterou provedli Cholewicky et al. (1999a), se ukázalo, že při zvýšení nitrobřišního tlaku se zvyšuje stabilita trupu. Nebylo však možné určit, jestli ke zvýšení stability páteře došlo díky zvýšení hodnoty IAP, nebo zda je IAP pouze důsledkem aktivity břišních svalů. Experimentu se zúčastnilo deset probandů. Pozicí pro měření byl polosed. Proband byl umístěn do speciální konstrukce, která zabraňovala pohybu v kyčelních kloubech, ale horní část těla ponechávala plně pohyblivou. Stabilita páteře byla měřena pomocí působení síly v oblasti devátého hrudního obratle.
Silové působení bylo realizováno pomocí elektromagnetu, který během experimentu udržoval tah až do dosažení určité intenzity, kdy docházelo k jeho uvolnění. Byly měřeny oscilace trupu pacienta a EMG dvanácti svalů (musculi recti abdominis, musculi obliquui interni abdominis, musculi obliquui externi abdominis, musculi latissimi dorsi a bederní a hrudní erector spinae). Probandi byli instruováni, aby během studie udržovali hodnoty IAP na 0 %, 40 % a 80 % maximální hodnoty.
Experiment ukázal, že stabilita páteře se zvyšuje se zvyšováním IAP i s použitím bederního pásu (Cholewicky et al., 1999a).
Obrázek 2: Experimentální uspořádání zobrazující polohu probanda, speciální konstrukci, měřicí zařízení a silové působení elektromagnetu v oblasti Th9 (Cholewicky et al., 1999a)
Další experimentální studii, která chtěla potvrdit hypotézu, že stabilizace páteře je podmíněna zvýšením nitrobřišního tlaku, provedli v roce 1994 Cresswell et al. Biomechanické modely se stejným účelem vytvořili Cholewicky et al. v roce 1999(b) a Stokes et al. v roce 2010. Bylo navrženo několik mechanismů, jak by mohl nitrobřišní tlak zvyšovat stabilitu bederní páteře. První myšlenkou bylo, že IAP ovlivňuje stabilitu páteře produkcí extenzorového momentu, vyvíjením síly proti
pánevnímu dnu a bránici. Extenzorový moment sám o sobě stabilitu trupu nezvyšuje, ale myslelo se, že antagonistické flexorové a extenzorové momenty by ji teoreticky zvyšovat mohly (Cholewicki et al., 1999b). Hodges v roce 2005 potvrdil, že pouhé zvýšení nitrobřišního tlaku bez aktivity břišního svalstva a také bez aktivity musculus erector spinae produkuje trupový extenzorový moment.
Druhá myšlenka, jak by nitrobřišní tlak mohl ovlivňovat stabilitu páteře, byla taková, že zvýšením IAP dojde ke zvýšení „tuhosti“ břišní dutiny a tímto mechanismem dojde k omezení meziobratlové translace a rotace (McGill & Norman, 1987; Hodges et al., 2005).
Cholewicky ve své druhé studii z roku 1999(b) vycházel z předpokladu, že svaly, které obklopují páteř, zvyšují její stabilitu. Předpokládal, že ke zvýšení stability dochází dvěma mechanismy, a to svalovou koaktivací a zvýšením nitrobřišního tlaku. IAP by měl zvyšovat stabilitu páteře bez koaktivace s m. erector spinae. V této studii byl model lidského trupu nahrazen zjednodušeným modelem obsahujícím pružiny a píst. Pružiny představovaly břišní a zádové svaly.
Píst reprezentoval nitrobřišní tlak. Mechanismus IAP pro stabilizaci bederní páteře, který je zde prezentován, je v souladu s několika in vivo studiemi (Krag et al., 1984; Krag et al., 1985; Krag et al., 1986), které nezaznamenaly žádné změny v aktivitě m. erector spinae při zvedacích úkonech při různě intenzivním zapojení nitrobřišního tlaku. Tato studie ukázala, že při dostatečném zvýšení nitrobřišního tlaku není potřeba zapojovat extenzory páteře, aby byla páteř stabilní. Cholewicky ale předpokládal, že stabilizace páteře se v určitém poměru účastní oba mechanismy, IAP i koaktivace flexorových a extenzorových svalových skupin. McGill a Cholewicky s v roce 1996 a McGill v roce 1997 snažili objasnit etiologii poranění bederní páteře. Jejich studie opět naznačovaly, že hlavním stabilizátorem bederní páteře je nitrobřišní tlak a jeho insuficience může vést k poranění páteře.
Jednu z nejvýznamnějších studií provedli v roce 2005 Hodges et al. Tato studie zkoumala, zda dochází ke zvýšení anteroposteriorní stability páteře při zvýšení nitrobřišního tlaku bez aktivace břišních a zádových svalů. Ve studii byla kontrakce bránice realizována perkutánní stimulací jednoho nebo obou phrénických nervů v oblasti krku. Bránice se tedy kontrahovala nezávisle na vůli pacienta.
Probandi leželi na břiše, pánev a hrudník měli podložené bloky, které byly 5 centimetrů vysoké.
Z důvodu omezení přesunů břišního obsahu, ke kterému by při kontrakci bránice kaudálním směrem docházelo, měli nasazeny na břicho a dolní žebra široké pásy. Intenzita elektrické stimulace byla nastavena tak, aby vyvolala maximální zvýšení IAP, které je proband schopen tolerovat. Probandi měli během celého měření zůstat uvolněni. Stabilita páteře byla hodnocena mírou posunutí obratle, kterou vyvolala síla působící na processus spinosus bederní páteře. Během celého pokusu byla
Ukázalo se, že při elektrické stimulaci bránice se IAP zvýšil o 1,8 – 5,9 kPa, stabilita páteře, hodnocená tlakem aplikovaným na spinální výběžky bederní páteře, vzrostla o 8–31 %. Bylo dokázáno, že nitrobřišní tlak bez aktivace břišních a zádových svalů zvyšuje stabilitu bederní páteře.
Obrázek 3: Experimentální uspořádání zobrazující polohu probanda a měřicího zařízení (Hodges at al., 2005)
V roce 2010 vytvořil Stokes nejdokonalejší biomechanický model. V předchozích zjednodušených biomechanických modelech byla břišní stěna modelována jako jednoduchá elastická membrána. Stokes vytvořil studii, ve které použil realistický model břišní stěny se třemi vrstvami svalů, které mají reálné zakřivení. Tento model navíc obsahoval detailní zobrazení lumbální páteře a dorzálních svalů. Studie dokazuje, že při zvýšení nitrobřišního tlaku se snižuje axilární komprese.
Ukázalo se, že efekt odlehčení páteře se zvyšujícím se IAP není citlivý na změny proměnných v modelech (geometrii břišní stěny).
Dále bylo provedeno mnoho experimentálních studií, které zkoumaly, jak se nitrobřišní tlak chová během úkonů, které kladou vyšší nároky na stabilitu páteře (Grillner et al., 1978;
Marras & Mirka, 1985; Cresswell et al., 1994). Potvrdilo se, co se očekávalo, nitrobřišní tlak opravdu při všech aktivitách, které zvyšují nároky na stabilitu páteře, stoupá. Grillner et al. (1978) provedli studii, ve které zkoumali vztah mezi rychlostí chůze a běhu a nárůstem nitrobřišního tlaku. Došli k závěru, že při zvyšování rychlosti chůze a běhu dochází k téměř lineárnímu nárůstu nitrobřišního tlaku. Při porovnání chůze a běhu v nižších rychlostech je nárůst IAP vyšší při běhu (Grillner et al., 1978).
1.2.1 Svaly účastnící se zvýšení IAP 1.2.1.1 Bránice
Bránice (Diaphragma) je primárním inspiračním svalem, který odděluje dutinu břišní od dutiny hrudní. Šlašitý střed bránice je označován jako centrum tendineum, má trojlaločný tvar a sbíhají se k němu svalové snopce ve třech oddílech. Pars lumbalis od páteře, mediálními snopci zvanými crus dextrum a sinistrum, pars costalis od žeber a pars sternalis od dorzální plochy processus xiphoideus a zadní strany pochvy přímých břišních svalů (Čihák, 2016). Důležitý je fakt, že oblast pars costalis bránice přechází do musculus transversus abdominis. Cípatá prolongace snopců bránice se snopci m. transversus abdominis vytváří takzvané interdigitace. Toto spojení je bez šlachového úponu nebo aponeurotické vrstvy, což podporuje názor, že se jedná o funkční spojení obou svalů (Dvořák &
Holibka, 2006).
Bránice má funkci respirační i posturální. Během aktivit by měla probíhat synchronizace obou funkcí. Při posturálně velmi náročné činnosti může dojít k apnoické pauze, kdy se bránice kompletně zapojí do posturální aktivity, následkem čehož může vzniknout i krátká hypooxie (Kolář et al., 2012;
Kolář, 2006). Při aktivaci bránice dochází k jejímu kaudálnímu poklesu, který způsobuje stlačení břišního obsahu. Toto stlačení vyvolává protireakci pánevního dna (Hodges et al., 2007).
K správnému fungování tohoto mechanismu je nutné, aby byly hrudník a pánev v neutrálním postavení. Bránice a pánevní dno by měly být přímo nad sebou (Chaitow et al., 2014). Postavení hrudníku spolu s postavením ramen a páteře určuje osu mezi inzercí pars sternalis bránice a kostofrenickým úhlem.
Při kineziologickém rozboru u pacientů často nacházíme patologické inspirační postavení hrudníku, ke kterému dochází v důsledku přetížení pomocných nádechových svalů. Důsledkem nádechového postavení hrudníku vzniká nevyvážená aktivita bránice (její přílišná aktivace v lumbální části), nadměrná aktivita povrchových svalů zad, převaha aktivity horních fixátorů lopatek a nedostatečné rozvíjení dolní hrudní apertury. Při tomto postavení hrudníku dochází k výraznému přetížení páteře a ramenních kloubů (Kolář, 2006; Chaitow et al., 2014; Kolář et al., 2012).
Obrázek 4: Svalová souhra mezi autochtonní muskulaturou, pánevním dnem, bránicí
a abdominálními svaly za patologické situace. Předozadní osa spojující sternální část bránice a kostofrenický úhel se vertikalizuje (Kolář & Lewit, 2005)
Žebra se při respirační i stabilizační funkci bránice zdvihají a klesají kolem osy jdoucí ze středu hlavice žebra šikmo dorzolaterálně do kostotransverzálního skloubení. Ideálně se sternum pohybuje ventrálně nikoli kraniálně a hrudní koš se rozšiřuje nejvíce ve své dolní části. K této biomechanice hrudníku může docházet pouze za předpokladu, že se bránice oplošťuje a svalový tah směřuje k žebrům a u pars lumbalis k páteři. Při této aktivaci dochází k poklesu centrum tendineum kaudálně.
Za patologických situací, kdy bránice funguje v takzvaném inverzním směru tahu, je možné pozorovat přílišnou aktivitu v oblasti horních břišních svalů a s ní spojené oploštění až vtažení boční části hrudního koše v oblasti 7. až 10. žebra. V tomto případě tvoří punctum fixum centrum tendineum a tah svalových vláken je dostředivý, tudíž opačný než by měl být (Chaitow et al., 2014;
Main, 2016; Dylevský, 2009).
1.2.1.2 Břišní svaly
Břišní svaly mají důležitou funkci při stabilizaci páteře (Hodges et al., 2005). Významnosti břišních svalů pro stabilizaci lumbální páteře je možné si povšimnout při pohledu na příčný průřez v úrovni bederní páteře. Abdominální svaly zaujímají větší část z plochy průřezu než samotná páteř (Panjaby, 2003). Břišní svaly se excentricky zapojují a brzdí pohyb břišního obsahu do stran při poklesu bránice, a podílejí se tak na generaci IAP. Zásadní je timing a způsob zapojení. Břišní svaly se nesmějí aktivovat dříve, než dojde ke kaudálnímu posunu bránice, protože bránice by se následně nemohla adekvátně oploštit. V situacích, kdy je stabilizace páteře nefyziologická, dochází
k nadměrné aktivitě v horní oblasti musculus rectus abdominis a musculus obliquus externus abdominis. Oslabeně se naopak chová musculus transversus abdominis, musculus obliquus internus abdominis a dolní část musculus rectus abdominis. Arjmand a kolektiv (2012) seřadili svaly podle schopnosti produkovat nitrobřišní tlak následovně: m. transversus abdominis, m. obliquus internus abdominis, m. obliquus externus abdominis, m. rectus abdominis, m. erector spinae a m. latissimus dorsi. Svaly s horizontálním průběhem svalových vláken se podílejí na vytvoření IAP a stabilizaci páteře nejvíce (m. transversus abdominis, m. obliquus internus abdominis). Vlákna, která mají sklon do 60°, mohou mít na unloading páteře také vliv (m. obliquus gexternus abdominis). Aktivita svalů se sklonem vláken více než 60° (m. erector spinae, m. rectus abdomis a m. latissimus dorsi) vliv na odlehčení páteře nemá a k vytváření IAP nepřispívá. Daggfeldt a Thorstensson (1977) popsali, že šikmé svaly břišní se připojují ke generaci IAP až při úsilí, které se přibližuje maximu, při submaximálním úsilí se zapojuje pouze m. transversus abdominis.
1.2.1.3 Svaly pánevního dna
Diaphragmu pelvis tvoří m. levator ani, m. coccygeus, m. sacrococcygeus ventralis et dorsalis.
Funkčně k ní lze přiřadit i zevní rotátory kyčelního kloubu, které uzavírají foramen obturatum. Svaly pánevního dna doplňují i svaly perineální, které tvoří diaphragmu urogenitale. Diaphragma urogenitale nemá posturální funkci, má význam hlavně pro udržování kontinence. Pánevní dno reaguje na kontrakci bránice. Bránice na něj vyvíjí tlak a vyvolává jeho aktivaci (Čihák, 2016; Naňka
& Elišková, 2019; Marek, 2005).
1.2.2 IAP a jeho vliv na jiné systémy
Z rehabilitačního hlediska je důležité znát i vliv zvýšení nitrobřišního tlaku na jiné systémy.
Nitrobřišní tlak se měří v milimetrech rtuti, centimetrech vodního sloupce nebo kilopascalech.
Dospělý člověk by měl mít v klidu hodnotu tlaku kolem 0 až 5 mmHg. Klidová hodnota IAP je závislá například na poloze člověka, BMI nebo na objemu a obsahu břišní dutiny. Při nitrobřišních tumorech, těhotenství, obezitě nebo jaterní cirhóze může klidový nitrobřišní tlak vystoupat na hodnoty kolem 10 až 15 mmHg. Pacienti po laparotomii mají běžně hodnoty kolem 10 až 15 mmHg, pacienti v septickém šoku 15 až 25 mmHg a u pacientů s náhlou příhodou břišní je možné naměřit hodnoty až 25 až 40 mmHg. Dlouhotrvající zvýšení nitrobřišního tlaku (nad 12 mmHg) přináší riziko rozvoje selhání intraabdominálních, ale i extraabdominálních orgánů (Sugrue et al., 1995; Kula et al., 2010).
Náhlý vzestup IAP může vést k vzestupu nitrolebního tlaku a poklesu krevního průtoku mozkem. Příčinou je, že kraniálním posunem bránice dochází k vzestupu nitrohrudního tlaku, a jelikož v průběhu žilního odtoku z mozku nejsou žádné chlopně, dochází při zvýšení nitrohrudního tlaku i ke zvýšení intrakraniálního tlaku. Vzestup nitrobřišního tlaku často také způsobuje pokles minutového srdečního výdeje. Dochází ke snížení žilního návratu, snížení plnění srdce, snížení poddajnosti srdečních komor a k nárůstu afterloadu levé komory v důsledku komprese orgánů břišní dutiny. Nárůst hodnot IAP sebou přináší i riziko rozvoje globální respirační insuficience v důsledku zmiňovaného zvýšení nitrohrudního tlaku. Dochází ke kolapsům bronchů a k atelektázám, které mohou vyústit až ke snížení parciálního tlaku kyslíku v arteriální krvi. IAP má vliv i na funkci ledvin a gastrointestinálního traktu. U ledvin dochází ke kompresi a k hemodynamickým změnám.
Gastrointestinální trakt je postižen podobně, dochází k hypoperfuzi orgánů (Kula et al., 2010).
1.3 Objektivizace posturálních funkcí
1.3.1 Měření IAP
Nitrobřišní tlak se v rehabilitační medicíně měří převážně jen v experimentálních studiích.
V klinické praxi se nitrobřišní tlak měří hlavně v rámci intenzivní péče, a to kvůli diagnostice a následné rozvaze o celkové léčbě nitrobřišní hypertenze. Měření intraabdominálního tlaku je v kompetenci všeobecných sester, které mají specializaci v intenzivní a resuscitační péči (Dobešová
& Janíková, 2012).
Historicky se k měření nitrobřišního tlaku využívaly hrotové katetry nebo kapalinové snímače.
Hrotové katetry mají senzor umístěný na špičce katetru a aplikují se přímo do míst, kde chceme měřit.
Pro přesné měření vyžadují tyto katetry prostředí naplněné tekutinou, jako je například močový měchýř nebo močová trubice. V tělních dutinách, které neobsahují tekutinu, jako je vagína a konečník, je důležitá jejich lokalizace, jelikož špatné umístění a orientace katetru může dramaticky změnit hodnoty tlaku. Tyto senzory se tedy využívají hlavně pro intravezikální měření (Coleman et al., 2011).
Kapalinové snímače využívají nestlačitelnou tekutinu k přenosu tlaku z fyziologického místa měření na externě umístěný senzor. Tyto systémy využívají nejčastěji balónkové sondy, které umožňují měření tlaku i v prostředí, ve kterém se fyziologicky kapalina nevyskytuje. Balónek se naplňuje kapalinou, která přenáší tlakový signál na snímač, který je umístěn ve středu balónku. Větší vzdálenost senzoru od zdroje tlaku může mít negativní vliv na přesnost měření. Dalším negativem
tohoto měření je možnost vzniku vzduchových bublin uvnitř kapaliny, které samozřejmě povedou k chybnému a nepřesnému měření (Coleman et al., 2011).
K snímání tlaku se většinou používají mikro-mechanické křemíkové piezorezistivní senzory, které jsou velmi malé, přesné a dají se pořídit za přijatelnou cenu. Druhou možností jsou elektromechanické převodníky, které převádějí naměřený tlak na elektrický signál, který je zpracován a uložen. V poslední době se na trhu objevují přístroje, s kterými je možné měřit nitrobřišní tlak bezdrátově. Pro toto měření se využívají převodníky na bázi mikro-elektro-mechanických systémů (MEMS), které jsou používány ve spojení s telemetrickými technikami a dovolují přenášet data získaná v těle pacienta na externě umístěný přijímač (Tan et al., 2009; Coleman et al., 2011).
Měření nitrobřišního tlaku lze provádět přímým nebo nepřímým způsobem. Mezi přímé metody se řadí intraperitoneální měření a měření ve vena cava inferior. Nepřímo je možno měřit tlak intravezikální, intragastrickou, intrarektální nebo intravaginální metodou. Za nejpřesnější se považuje měření transperitoneální, tedy měření invazivní. V chirurgii a intenzivní medicíně se IAP nejčastěji měří pomocí močového katetru. V experimentálních studiích v rehabilitační medicíně se využívá nejvíce žaludeční a rektální sondy. Při tlacích vyšších než 20 mmHg je intravezikální a intragastrické měření srovnatelné s intraperitonerálním. Při nižších tlacích není korelace hodnot získaných jednotlivými metodami měření tak silná (Correa et al., 2017; Nitrobřišní tlak – studijní materiál, 2020).
1.3.1.1 Laparoskopické měření
Laparoskopické měření je invazivní a přímou metodou měření IAP. Tlak se měří pomocí nitrobřišně zavedeného katetru. Kanylace peritoneální dutiny se provádí pomocí kovové kanyly nebo jehly se širokým otvorem. Tato metoda se v klinické praxi využívá nejčastěji v situacích, kdy je současně prováděna peritoneální dialýza nebo kontinuální paracentéza. Často se využívá i v experimentálních studiích. Tyto studie jsou většinou navrženy tak, aby porovnaly účinnost mezi přímým měřením nitrobřišního tlaku a jinými méně invazivními metodami měření. Ve studiích se měří laparoskopický insuflační tlak pod celkovou anestézií a se svalovou relaxací pacienta. Jedná se o umělé „prostředí“, tento fakt ztěžuje validizaci nepřímých metod měření IAP. U běžné populace nepřichází tento typ měření v úvahu (Ivatury, 2018; Malbrain, 2004).
1.3.1.2 Cévní katert ve vena cava inferior
Měření nitrobřišního tlaku v dolní duté žíle je invazivní metodou a v klinické praxi se příliš nevyužívá, jelikož má velká rizika. Nežádoucím účinkem měření je například zanesení infekce do krevního oběhu, vyvolání krvácení nebo vznik trombózy. Katetr se zavádí do dolní duté žíly pravou nebo levou femorální žílou. Jeho správná poloha se hodnotí pomocí ultrazvuku, rentgenového snímku dolní části břicha nebo podle vzestupu tlaku po vnější kompresi nadbřišku. Tato metoda je časově náročná. Nejvíce času zabírá hlavně počáteční instalace systému. Hlavní výhodou měření je možnost získat přesné a nepřetržité hodnoty IAP (Correa et al., 2017; Malbrain, 2003). Lee (2002) a spolupracovníci našli dobrou korelaci mezi měřením v dolní duté žíle a laparoskopickým měřením.
1.3.1.3 Intravezikální sonda
Měření pomocí močové sondy je považováno za nejrozšířenější, nejspolehlivější a nejprostudovanější způsob neinvazivní monitorace nitrobřišní hypertenze. Nejpřesněji z nepřímých metod odráží tlak uvnitř intraperitoneální dutiny a je mezinárodní společností pro břišní kompartment syndrom považován za standardní metodu sledování IAP. Tento způsob je výhodný i z hlediska toho, že většina pacientů na lůžkových odděleních má intravezikální katetr zaveden kvůli močové drenáži (Correa et al., 2017; Malbrain, 2013; Kapounová, 2007).
Základem této metody je fakt, že močový měchýř, který je naplněn určitým množstvím fyziologické tekutiny, má schopnost přenášet nitrobřišní tlak jako pasivní membrána, bez toho aniž by svou svalovinou vytvářel jakýkoliv jiný tlak. Vyšetření se provádí v pozici v lehu na zádech.
Důležitá je relaxace a nehybnost pacienta během měření, neboť i mírné zvednutí hlavy může tlak výrazně ovlivnit. Náplň močového měchýře musí být během měření vždy menší než 100 ml. Dle studií se nejvíce blíží hodnota intravezikálního tlaku intraabdominálnímu při naplnění močového měchýře 50 ml (Fugner & Volnohradský, 2006; Rao et al., 2006; Kula et al., 2010; Dobeš et al., 2004, Kapounová, 2007).
Jako první popsal techniku intravezikálního měření Kron v roce 1984.
Technika měření dle Krona: Před měřením je nutné zavést Foleyův drenážní katetr do močového měchýře. Po zavedení katetru se močový měchýř plní 50–100 ml fyziologického roztoku, a to pomocí injekční stříkačky. Měření startuje zapíchnutí Gaucheovy jehly do aspiračního portu katetru, při kterém dochází k propojení tlakoměru se soustavou. Referenční tlaková hladina je v úrovni symfýzy pubis. Jedná se o intermitentní metodu měření IAP, která narušuje produkci moči, zvyšuje riziko infekce močových cest a vystavuje zdravotní sestry riziku poranění jehlou. Na druhou
stranu je nutno dodat, že je to první navržený způsob měření, který i přes veškerá svá negativa zachránil mnoho lidských životů.
Kronova technika byla zdokonalena Cheathamem a Safcakem (1998), kteří vytvořili měřicí systém bez nutnosti vpichu jehly, ale i jejich metoda byla dále zdokonalena Malbrainem (2004).
Technika měření dle Malbraina: Při tomto typu měření je nutné, aby měl pacient zavedený Foleyův katetr a na něj připojený drenážní katetr. Drenážní katetr se stříhá nůžkami 40 cm od aspiračního portu a do místa ustřižení se připojuje třícestný kohout. Na první větev třícestného kohoutu se napojuje infuzní vak, na druhou stříkačka s fyziologickým roztokem a na třetí tlaková sonda (Malbrain, 2004).
Obrázek 5: Technika měření dle Malbraina (Malbrain, 2004)
V roce 1998 popsal Harrahill speciální metodu měření IAP pomocí manometru. Vlastní moč pacienta je při této metodě využívána jako transdukční médium a výška vodního sloupce v katetru odráží hodnotu IAP. Manometrická trubice se umisťuje mezi katetr a drenážní vak. Močový měchýř musí být naplněn dostatečným množstvím tekutiny, aby došlo k adekvátnímu naplnění Foleyovy i manometrické trubice. Tato metoda vyžaduje správné umístění nulového bodu. Při vertikálním zdvižení manometrické trubice musí být nulová hodnota na úrovni symfýzy pubis. Nevýhodou uvedeného postupu je nutnost opakovaně narušovat uzavřený systém během každého jednotlivého měření. Výhodou Harrahillovy manometrie je naopak fakt, že ji lze využít bez potřeby použití dalších elektrických zařízení a umožňuje tedy měření IAP i v nerozvinutých zemích. Lee et al. (2002) provedli studii na animálních modelech, ve které srovnávali jiné přímé i nepřímé metody měření
Revoluci v měření nitrobřišního tlaku odstartovalo zkonstruování předem sestavených systémů, jako je například AbViser, které se trvale umisťují mezi Foleyův katert a sběrný močový vak. Výhodou těchto systémů je skutečnost, že moč může mezi měřeními normálně odtékat do drenážního systému, a nedochází tak k a narušení uzavřeného systému.
Balogh et al. (2004) se snažili vymyslet, jak by mohlo měření pomocí močového katetru probíhat kontinuálně. V roce 2004 vytvořili studii, ve které se snažili porovnat svůj návrh kontinuálního měření pomocí nepřetržitého „zavlažování“ se standardním způsobem měřením IAP.
Ke kontinuálnímu měření využili v této studii močový katetr se třemi vstupy. Fyziologický roztok byl aplikován do močového měchýře kontinuálně (4 ml/ hod.). Studie prokázala dobrou korelaci mezi hodnotami získanými kontinuálním měřením a standardním intermitentním intravezikálním měřením. Výhodou tohoto měření je získání nepřetržitých informací ohledně výše nitrobřišního tlaku a snížení pracovní zátěže zdravotnického personálu. Nevýhodou je cenový rozdíl mezi dvoucestným a třícestným Foleyovým katetrem (Balogh et al., 2004).
Všeobecné podmínky měření IAP: Po naplnění močového měchýře fyziologickým roztokem je nutno vyčkat s odečtem hodnot IAP 30 až 60 sekund, jelikož chladný roztok, kterým se močový měchýř plní, může vyvolat svalové kontrakce. Tlak se měří na konci výdechu, při nepřítomnosti zmíněných svalových kontrakcí. Tok krve v břišní dutině by měl způsobovat vlnovité kolísání tlaku podle srdeční frekvence (Rao et al., 2006; Kula et al., 2010; Dobeš et al., 2004; Kapounová, 2007).
O správném měření systému je možné se přesvědčit sledováním kolísání tlaku při dechových exkurzích nebo krátkým tlakem na břišní oblast, při kterém dochází ke zvýšení nitrobřišního tlaku (Mašek et al., 2005).
Nejčastější chyby při měření:
nedodržování supinační polohy,
přítomnost vzduchových bublin,
nesprávné nulování systému (nesprávná poloha převodníku, nepřesná kalibrace),
příliš nízká teplota roztoku,
aplikace více než 100 ml fyzilogického roztoku,
odečet tlaku v nádechu,
neprůchodnost močového katetru.
Kontraindikací této metody měření jsou existující onemocnění a traumata močového měchýře, fraktury pánve, neurogenní močový měchýř (Rao et al., 2006; Kula et al., 2010; Dobeš et al., 2004;
Kapounová, 2007).
1.3.1.4 Gastrická sonda
Další možnou metodou měření IAP je nazo/orogastrická nebo gastrostomická sonda. Gastrické měření se v klinické praxi příliš nevyužívá, jelikož samotné měření je pacienty vnímáno, jako velmi nekomfortní, a je i finančně náročnější než třeba intravezikální měření. Využívá se hlavně v experimentálních studiích nebo v případech, kdy není možné pro měření využít močový katetr.
Collee et al. využili jako první tekutinu v nazogastrické trubici k měření IAP. Při tomto typu měření je nutné naplnit žaludek a trubici 50 mililitry sterilní vody pokojové teploty. Pozice pacienta při měření je leh na zádech. Jako nulový referenční bod je využívána střední axilární linie (Collee et al., 1993). Podle studie, kterou provedl Collee et al. v roce 1993, je metoda srovnatelná s intravaginální metodou, v praxi se však příliš neosvědčila a byla nahrazena balónkovou sondou (Waele et al., 2014).
Klasická intermitentní metoda měření nitrobřišního tlaku skrz žaludek je v podstatě stejná jako metoda, kterou popisují Kron et al. (1984) u intravezikálního měření s tou výjimkou, že se aplikuje skrze žaludek. Studie ukázaly, že balónek, který je naplněn 1 až 2 ml vzduchu nebo tekutiny, dokáže efektivně přenášet nitrobřišní tlak. Pro měření se využívá třícestný kohout, na jehož první vývod se napojuje balónkový katetr, na druhý se připevňuje stříkačka a na třetí tlakový převodník, který je napojen na monitor. Nejprve je nutné zavést balónkovou sondu ústy nebo nosem do žaludku a poté odstranit veškerý vzduch z balónku pomocí skleněné stříkačky o objemu 5 ml (Malbrain et al., 2004).
Úplné vyprázdnění balónku však není možné objektivně zhodnotit. Po vypuštění vzduchu z balónku se do něj insufluje 1 až 2 ml vzduchu a systém se vynuluje na hodnotu atmosférického tlaku. Následně lze efektivně odečíst hodnotu nitrobřišního tlaku na konci výdechu. Pokud by hodnota byla odečtena na konci nádechu, došlo by k nadhodnocení tlaku. Tato metoda je poměrně levná, rychlá a nehrozí při ní tak vysoké riziko zavlečení infekce do organismu, jako u permanentního močového katetru.
Nevýhodou je, že vzduch z balónku je resorbován po několika hodinách, takže pro nepřetržité monitorování tlaku je nutná „rekalibrace“. To obnáší provedení exsuflace a insuflace vzduchu do balónku. Z tohoto důvodu je možno provádět pouze semikontinuální měření (Kapounová, 2007;
Malbrain et al., 2004).
Po zavedení balónku do žaludku můžeme pozorovat vzestup nitrobřišního tlaku během inspirace. Pokud není balón do žaludku správně zaveden, hodnoty během inspirace budou klesat a stoupat do negativních i pozitivních hodnot, protože místo nitrobřišního tlaku bude měřen tlak oesofageální nebo pleurální. Správná poloha tonometru je kontrolována askultací vzduchové
rentgenu, který pořizuje snímek horní části břicha (Malbrain et al., 2004). Jednou z nevýhod gastrické sondy je, že měření může být ovlivněno kontrakcemi žaludku, které se objevují každých 90 minut a trvají zhruba po dobu dvou minut. Dají se ale snadno rozpoznat, tudíž by pro měření neměly představovat větší problém (Sugrue et al., 1994). Byly provedeny studie, které porovnávaly tuto metodu měření s měřením pomocí močového katetru. V těchto experimentech se ukázalo, že intragastrické měření je s intravesikálním srovnatelné (Collee et al., 1993).
Obrázek 6: Soustava pro gastrické měření (Malbrain, 2004)
V klinické praxi se gastrické měření využívá nejčastěji v případě, že pacient má v těle umístěn tonometr pro měření pH (Sugrue et al., 1994). Současné měření pH a intraabdominálního tlaku není však možné (Engum et al., 2002). K měření pCO2 a intramukózního pH musí být balón naplněn 6 ml vzduchu a měření se provádí pomocí tonokapniového monitoru. Je zde ale možnost po změření pH z balónku vypustit 3 ml vzduchu a následně odečíst nitrobřišní tlak. K současnému měření IAP a intramukózního pH je nutno použít třícestný kohout, na který se napojuje T-díl (Malbrain, 2004;
Engum et al., 2002).
Pomocí gastrické sondy je možno snímat tlak i kontinuálně. Katetr, který se k tomu využívá, je na konci opatřen vzduchovým vakem. Převodník tlaku, hardware a zařízení pro plnění vzdušného vaku jsou integrovány do monitoru. Jednou za hodinu dochází k automatické kalibraci zařízení. Po kalibraci se vzduchový vak plní objemem 0,1 ml vzduchu a odečítají se hodnoty IAP. Tato metoda je rychlá, plně automatická a lze díky ní získávat hodnoty tlaku průběžně (Malbrain, 2004).
Konkrétně se využívají Spiegelbergovy a CiMON balónkové katetry. CiMON má trubkový katetr o průměru 5,3 mm, na jehož konci je malý vzduchový vak s maximálním objemem 1,1 ml. Vak je připojen k zařízení pro automatickou kalibraci a měření tlaku. Spiegelbergův balónkový katetr se skládá z nazogastrického trubkového katetru s průměrem 3 mm a vzduchového vaku, který má maximální objem 1 ml. Dle studie Wauterse z roku 2012 jsou hodnoty tlaku získané těmito dvěma sondami srovnatelné (Wauters et al., 2012).
Nazogastrickou sondu použili ve své studii, která se zabývala změnami nitrobřišního tlaku během přirozených pohybů jako je chůze nebo běh, Grillner et al. v roce 1978. Grillner a kolektiv využili hrotový katetr (Millar mikrotip, PC 340, Millar Houstoun, Texas, USA), který se využívá pro intravaskulární měření tlaku. V porovnání s balónkovými katetry, které ve svých studií využívali například Bartelink (1957), Morris et al. (1961), Davis et al. (1964) nebo Eie a Wehn (1962), umožňuje toto měření zaznamenat rychlé změny tlaku bez jakýchkoli tlumivých efektů. Katetr byl umístěn do ohebné plastové trubice a zaveden skrze nos v lehké anestézii. Tlakově citlivá membrána, která byla umístěna na bocích katetru, vyčnívala zhruba 2 až 3 mm ven z plastové trubice. Správná poloha snímače byla ověřena změnami tlaku během hlubokého dýchání a během Valsalvova manévru (Grillner et al., 1978). Měření pomocí nazogastrické sondy využil také Hodges ve své studii z roku 2005. Tlak byl měřen párem tenkovrstvých tenzometrických snímačů tlaků (Gaeltec, UK), které byly zavedeny do žaludku skrze nos.
1.3.1.5 Intravaginální sonda
Při tomto typu měření IAP je tlak snímán katetrem zavedeným do vagíny. Nejčastěji se využívají vzduchem nebo kapalinou naplněné balónkové sondy nebo hrotové katetry (Coleman et al., 2011).
James et al. ve své studii z roku 1987 využili vzduchem naplněný balón napojený na katetr.
Balónek byl zhruba 1 cm dlouhý s průměrem 0,5 cm v polonaplněném stavu. Měření pomocí vzduchových balónků může být v některých případech výhodnější než měření pomocí balónků
ovlivněna faktem, že vzduch je oproti kapalině stlačitelný (Pfeifer & Oliveria, 2006). James et al.
ve své studii uvádějí, že vzduchem naplněná vaginální balónková sonda reflektuje nitrobřišní tlak lépe než rektální sonda. Toto tvrzení však autoři nikterak nepodložili. Dle Al-Tahera et al. (1987) by vaginální měření nitrobřišního tlaku mělo plně nahradit rektální způsob měření, jelikož bylo prokázáno, že ženy z tohoto typu měření mají menší strach a je zde méně faktorů, které by měření dokázaly negativně ovlivnit (Dolan, 2004).
Nově byla vyvinuta metoda bezdrátového měření. Vaginální bezdrátový katetr představuje možnost měření IAP v domácím prostředí, při běžných denních aktivitách. Tuto možnost zatím žádná jiná metoda neposkytla. Přístroj je schopný IAP měřit i změřená data ukládat.
První přístroj (GEN 1), který byl sestaven pro bezdrátové měření, se skládal ze silikonové elastické kapsle s integrovanými elektrickými obvody v podobě desky plošných spojů (PCB).
Komponenty zahrnovaly tlakové čidlo, rezistor a zesilovač signálu umístěný v elastomerové kapsli.
Před použitím musela být kapsle vždy naplněna sterilní vodou, která sloužila jako přenosové médium.
Přístroj GEN 1 byl časem zdokonalen a vznikl přístroj druhé generace (GEN 2), který je schopen měřit bezdrátově nitrobřišní tlak během celého dne, což zařízení GEN 1 ještě nedovolovalo. GEN 1 pacientovi nedovoloval ani volný pohyb. Chybějící kalibrace a nutnost plnění přístroje vodou před použitím byly hlavní nevýhodou této metody. Provedené konstrukční úpravy dokázaly tyto nedostatky vyřešit a zároveň zachovat přesnost měření a komfort používání.
Intravaginální kapsle GEN 1 měla délku 27,4 mm a šířku 12,7 mm a na konci byla zaoblená.
GEN 2 je na začátku široká 23,9 mm a postupně se zužuje až na 14,7 mm. Délka sondy je 37,3 mm.
GEN 2 obsahuje tlakový senzor, který se nachází uvnitř gelem naplněné kapsle. Kabel z flexibilního polymeru zajišťuje porovnání s referenční hodnotou atmosférického tlaku a umožňuje mechanickou manipulaci se sondou, stejně tak jako bezkontaktní připojení antény pro přenos dat. Oproti první generaci došlo k vylepšením, která zahrnují integraci silikonového gelu, palubní kalibrace a bezdrátové technologie. Kapsle z elastomeru naplněná gelem funguje jako přenosové médium a spojuje zevní síly s receptorem uvnitř kapsle. Využívají se senzory na bázi mikro-elektro- mechanických systémů (MEMS). Sonda přenáší tlaky měřené přístrojem uvnitř těla pacienta na externě umístěný přijímač (Shaw et al., 2004).
GEN 2 umožňuje mobilitu pacienta a je možné s jeho pomocí sledovat nitrobřišní tlak během běžných denních činností (Coleman et al., 2010; Shaw et al., 2004). Rosenbluth et al. porovnávali hodnoty získané přístrojem GEN 2 s hodnotami získanými rektálním měření. U aktivit, při kterých
dochází k výrazným změnám tlaku (Valsalvův manévr, zakašlání), prokázal silnou korelaci mezi hodnotami získanými z obou způsobů měření (Rosenbluth et al., 2009).
1.3.1.6 Anorektální sonda
K anorektálnímu měření se využívají speciální katetry nebo balónkové sondy, které se zavádějí do konečníku. Tato zařízení jsou citlivá na změny tlaku a převádějí mechanické signály na signály elektrické, které jsou následně zaznamenány a zobrazeny na monitoru počítače (Pfeifer & Oliveria, 2006).
Nejčastěji se k anorektálnímu měření využívají uzavřené balónkové systémy, jejichž výhodou je široká dostupnost a relativně nízké náklady. Balónek musí mít standardní velikost pro rektální měření. Větší balónky způsobují reflexní kontrakce svalů pánevního dna, a generují tak větší tlaky.
Balónky mohou být naplněny vzduchem nebo tekutinou. Vzduch je stlačitelný, proto reprodukovatelnější výsledky dostáváme spíše při použití balónků naplněných tekutinou (Pfeifer, 2006). Přesnost měření pomocí vzduchového rektálního balónu při urodynamickém vyšetření studovali Le Normand et al. (2001). Měření bylo prováděno s objemem vzduchu v balónku 2 ml, což byl objem doporučený výrobcem. Tento objem způsoboval nadhodnocení nitrobřišního tlaku v průměru o 1,1 cmH2O. Studie Le Normanda stanovila, že ideální objem vzduchu v balónkové sondě je 1,5 ml, při použití tohoto objemu nebyl pozorován žádný významný rozdíl mezi více měřeními.
Stafik et al. popsali v roce 1997 měření pomocí balónkové sondy. Do třícestného kohoutu napojili stříkačku naplněnou fyziologickým roztokem o pokojové teplotě, balónkovou sondu s hrotem a tlakový převodník. Při této metodě se balónek zavádí minimálně 10 cm do análního otvoru do oblasti ampula recti, na kterou se nitrobřišní tlak efektivně přenáší. Správným zavedením je možno se vyhnout kontrakci análních svěračů. Zaznamenání kontrakce sfinkterů by vedlo k odečtu falešně vysokých hodnot nitrobřišního tlaku (McCarthy et al., 1982).
Obrázek 7: Soustava pro anální měření IAP (Malbrain, 2004)
V roce 2006 byla do praxe zavedena technika snímání pomocí mikročipů. Jedná se o zjednodušenou metodu análního měření. K měření se využívají malá elektrická zařízení s velikostí kolem 2 mm. Menší zařízení vedou k nižšímu množství artefaktů, a tak k objektivnějšímu snímání tlaku. Zařízení se snadno zavádějí, jsou odolná vůči teplotě, velmi citlivá na změny tlaku a pacientem jsou lépe tolerována. Nevýhodu představuje vysoká pořizovací cena přístroje (Pfeifer & Oliveria, 2006). Dle studie Al-Tahera et al. z roku 1987 je rektální sonda pacienty vnímána jako méně komfortní v porovnání s vaginální sondou. Dle studie Dolanové z roku 2004 odmítne průměrně jedna z pěti žen rektální vyšetření kvůli strachu z bolesti a „ztrapnění“ a upřednostní vaginální vyšetření.
Pacientky, které rektální vyšetření podstoupily, však neudávají žádný rozdíl v intenzitě bolesti a pocitu ztrapnění mezi těmito dvěma způsoby měření. Kontraindikací zavedení rektálního katetru jsou krvácení v dolním gastrointestinálním traktu a průjmová onemocnění. Nežádoucí účinky se příliš nevyskytují (Sugrue et al., 2015; Malbrain, 2004).
Anorektální měření IAP bylo využito v mnoha experimentálních studiích. Například ve studii zkoumající vztah mezi posunem hrdla močového měchýře, elektromyografickou aktivitou pánevního dna a břišních svalů a nitrobřišním tlakem (Junginger et al., 2010).
Ve studii, která zkoumala vztah mezi hodnotou nitrobřišního tlaku a krevní ztrátou během operace, byl využit anorektální balónek naplněný tekutinou (Mediplus, Albyn Medical, United Kingdom). Měření probíhalo obdobně, jako je popsáno výše (Park, 2000).
